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Entgratungsvorrichtung zum Brechen der stirnseitigen Kanten der Zahnradzähne
auf einer Verzahnungsmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Entgratungsvorrichtung
zum Brechen der stirnseitigen Kanten der Zahnradzähne auf einer Verzahnungsmaschine,
insbesondere auf einer mit einem Messerkopf zum Schneiden bogenförmiger Zahnlücken
ausgerüsteten Maschine mit einem die Werkstückspindel zum Herausarbeiten der aufeinanderfolgenden
Zahnlücken des Werkstückes schrittweise weiterschaltenden Teilvorrichtung und mit
einem die Werkstückspindel tragenden Werkstückkopf, der durch Einstellmittel gegenüber
dem das Werkzeug zum Herausarbeiten der Zahnlücken tragenden Werkzeugkopf entsprechend
der jeweiligen Gestalt des Werkstückes einstellbar ist, wobei die Entgratungsvorrichtung
mit einem Zylinder und mit einem darin hin und her gehenden Kolben versehen ist,
der das zum Brechen der Kanten dienende Werkzeug trägt, das jeweils in einer Zahnlücke
zur Wirkung kommt, die um einen Teilschritt der Stellung folgt, an der die Zahnlücke
herausgearbeitet wird.
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Bei einer bekannten Maschine dieser Art ist der Träger des Abgratwerkzeuges
am Maschinengestell geradlinig tangential zum Werkzeugkopf verschiebbar angeordnet.
Das birgt den Nachteil in sich, daß sich die Hubrichtung des Abgratstahles gegenüber
dem Zahnrad infolge der tangentialen Verstellung ändert. Auch wird der Einstellbereich
des Werkzeugkopfes durch die Abgratvorrichtung enger begrenzt, als es erwünscht
ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß ist der Halter des Zylinders, dessen Kolben das Abkantwerkzeug
trägt, vom Werkstückkopf getragen und um die Achse der Werkstückspindel schwenkbar
angeordnet und hat einen nach außen ragenden Arm, längs dessen der Zylinder radial
zur Werkstückspindelachse verstellbar ist.
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Dieser Ausgestaltung zufolge behindert die Abgratvorrichtung in viel
geringem Maße den Einstellbereich des Werkzeugkopfes, weil diese Vorrichtung nicht
so leicht an andere Teile der Maschine anstößt. Auch ändert sich nicht der Anstellwinkel
des Abgratwerkzeuges, wenn der Halter des Zylinders geschwenkt wird, um dadurch
den Werkstückkopf entsprechend der jeweiligen Gestalt des Werkstückes einzustellen.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einem hydraulischen Antrieb versehen,
der durch die Teilschaltvorrichtung schaltbar ist, derart, daß die Beschickung des
Zylinders mit einem Druckmittel zum Herbeiführen des Schneidhubes des Kolbens nach
Beendigung eines jeden Teilschrittes der Verzahnungsmaschine erfolgt.
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Dabei empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß die Längsachse
des Zylinders die Achse der Werkstückspindel im Abstand und in einem spitzen Winkel
kreuzt, derart, daß sich das die Kante brechende Werkzeug bei seinem Schneidhub
der Werkstückspindelachse nähert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt. In diesen zeigt Fig. 1 einen Teilgrundriß der Maschine, Fig. 2 einen
in Richtung der Pfeile 2-2 gesehenen Aufriß der Maschine der Fig. 1, Fig. 3 und
4 schematische Darstellungen verschiedener gegenseitiger Lagen von Messerkopf, Zahnrad
und Abkantwerkzeug, in Richtung der Pfeile 3-3 der Fig. 1 betrachtet, Fig.5 eine
schaubildliche Darstellung der zum Entgraten dienenden Vorrichtung, des Zahnrades
und der benachbarten Teile der Maschine, Fig. 6 einen Längsschnitt durch Zylinder
und Kolben der zum Entgraten dienenden Vorrichtung im
wesentlichen
im Schnitt nach der Ebene 6-6 der Fig. 7, Fig. 7 eine Teilansicht, teilweise im
Schnitt nach der Ebene 7-7 der Fig. 1 und 6, Fig. 8 eine Schnittansicht der Teilschaltvorrichtung
der Maschine, Fig. 9 und 10 das Schaltschema und ein Bewegungsdiagramm, Fig. 11
eine in Richtung -der Pfeile l1-11 der Fig.1 betrachtete Ansicht des Tragarmes für
den Zylinder der Entgratungsvorrichtung, Fig.12 eine der Fig.11 entsprechende Ansicht
einer abgeänderten Ausführung, Fig. 13 einen Teilschnitt nach der Ebene 13-13 der
Fig. 11, Fig. 14 einen Schnitt durch den Halter der zum Entgraten dienenden Vorrichtung
in der Schnittebene 14-14 der Fig. 1 und Fig. 15 einen Teilaufriß, mit Bezug auf
Fig.14 von links betrachtet, zur Darstellung der Einstellmittel für den Halter.
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Das Gestell 20 der Maschine bildet eine quer verlaufende waagerechte
Gleitbahn 21, auf der ein Querschlitten 22 einstellbar ist. Auf diesem befindet
sich eine geneigte Gleitbahn 24, auf der ein Unterteil 23 des Werkzeugkopfes gleitet
und eingestellt werden kann. Dieser Unterteil 23 hat .eine sich in Längsrichtung
erstreckende waagerechte Führungsbahn 26, auf der mit Hilfe einer umlaufenden Vorschub-Nockenscheibe
27 (Fig. 2 und 10) ein Werkzeugkopf 25 hin und her beweglich ist. In diesem Werkzeugkopf
ist eine Werkzeugspindel 28 drehbar gelagert, die einen Stirnmesserkopf C trägt.
Die Umlaufachse 29 des Messerkopfes verläuft dabei parallel zur Gleitbahn 26. Jedesmal,
wenn der Werkzeugkopf mit Bezug auf Fig. 1 nach rechts vorgeschoben wird, sticht
der Messerkopf in das Werkstück G ein und erzeugt eine Zahnlücke, um das Werkstück
zu einem Spiralkegelrad oder Spiralhyberboloidrad zu verzahnen.
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Das Werkstück G ist auf einer Werkstückspindel 31 aufgespannt, die
in einem Werkstückkopf 32 drehbar gelagert und uni= ihre Achse 33 von Zahnlücke
zu Zahnlücke schrittweise weiterschältbar ist. Jedesmal, wenn der Werkzeugkopf zurückläuft,
erfolgt eine solche Teilschaltung, nachdem eine Zahnlücke herausgearbeitet worden
ist. Der Werkstückkopf ist auf einem waagerechten Querschlitten 34 um eine senkrechte
Achse 35 verstellbar und einstellbar, welche die Werkstückachse 33 schneidet. Der
Querschlitten 34 ist auf einer quer verlaufenden waagerechten Gleitbahn 36 einstellbar,
die auf einem Unterschlitten 37 vorgesehen ist. Dieser läßt sich auf einer in Längsrichtung
verlaufenden Gleitbahn 38 verstellen, so daß man das Werkstück G richtig einstellen
kann. Ferner kann man den Unterschlitten 37 längs der Gleitbahn 38 auch so weit
verschieben, daß der Werkstückkopf in eine Stellung zumAufspannen oder Herausnehmen
des Werkstückes gelangt.
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Mit Hilfe der verschiedenen beschriebenen Einstellungen lassen sich
Zahnräder der verschiedenartigsten i Baumuster innerhalb des Leistungsbereiches
der Maschine in die zum Verzahnen erforderliche Lage einstellen. So kann man beispielsweise,
wie in Fig. 3 gezeigt, ein Zahnrad G mit seiner Achse 33 weit genug unterhalb der
Messerkopfachse 29 einstellen, i daß man die Zahnlücken mit einem rechtsgängigen
Spiralwinkel A fräsen kann. Wie Fig. 4 zeigt, läßt sich das Werkstück aber auch
in die Stellung G' bringen, in der sich seine Achse oberhalb derjenigen des Messerkopfes
C befindet. Das ist erforderlich, wenn die Zahnlücken mit einem linksgängigen
Spiralwinkel A' herausgearbeitet werden sollen. Wie die Pfeile in Fig. 3 und 4 angeben,
läuft der Messerkopf in einer solchen Richtung um, daß die Messer bei dem Schnitt
die Zahnlücken von innen nach außen durchlaufen. Die Drehung des Zahnrades zum Zwecke
der Teilschaltung erfolgt in der entgegengesetzten Richtung.
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Der die Vorschub-Nockenscheibe 27 antreibende Motor treibt auch die
Welle 39 (Fig. 8) der Teilschaltvorrichtung. Diese Welle, die um eine Achse 41 umläuft,
hat einen Treibzapfen 42, der nacheinander in radiale Schlitze 43 einer Malteserscheibe
44 eingreift, die in dem Werkstückkopf 32 (Fig. 1) angeordnet und an der Werkstückspindel
31 befestigt ist. Bei jedem Eingriff des Treibzapfens in einen Schlitz 43 dreht
der Treibzapfen 42 die Werkstückspindel um einen Winkel, der einer Zahnteilung des
Werkstückrades G entspricht. Wenn der Treibzapfen in den Schlitz 43 eintritt, hebt
eine Schubkurve 45 der Welle 39 eine Teilschaltsperrklinke aus einer Kerbe 47 der
Scheibe 44 heraus. Verläßt der Treibzapfen 43 den Schlitz, dann läßt die Schubkurve
die Sperrklinke in die nächste Kerbe 47 unter dem Einfluß einer Druckkraft eintreten,
die durch nicht näher gezeigte Einrichtungen erzeugt wird.
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Die Vorrichtung zum Entgraten der Zahnlückenkante weist einen Halter
48 in Gestalt eines Ringes auf, der auf einer zylindrischen Fläche 39 des Werk-Stückkopfes
32 (Fig. 14) verschiebbar und um die Werkstückspindelachse 33 einstellbar angeordnet
ist. Auf dem Werkstückkopf ist der Halter 48 durch eine ringförmige Leiste 51 gesichert,
die zweckmäßig ebenso wie der Halter die Achse 33 vollständig umgibt, obgleich es
darauf nicht entscheidend ankommt. Die Leiste 51 ist mit Schrauben 52 (Fig. 14)
am Werkstückkopf angeschraubt. Löst man die Schrauben 52, so kann man den Halter
48 um die Achse 33 mit Hilfe eines Spannschlosses 53 (Fig. 5 und 15) verstellen,
das durch ein Gelenk 54 mit dem Halter und ein Gelenk 55 mit dem Werkstückkopf verbunden
ist. Der Halter ist mit einem Arm 56 versehen; an dem ein vielteiliges Zylindergehäuse
57 bei 58 angeschraubt ist. Die Schrauben 58 gehen durch Längsschlitze 49 des Armes
hindurch. Lockert man sie, dann kann man das Gehäuse 57 etwa radial zur Achse
33 längs einer Gleitbahn 61 verschieben (Fig:6, 11 und 13), die sich längs
der Unterseite des Armes erstreckt. Bewirken läßt sich diese Einstellung durch Drehen
einer Stellschraube 62, die in das Gehäuse 57 eingeschraubt ist und einen drehbar
in einer Platte 63 eingeschlossenen Kopf hat, wobei diese Platte am äußeren Ende
des Armes befestigt ist.
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Wie Fig. 6 zeigt, hat das Gehäuse 57 einen Zylinder 64, in welchem
ein Kolben 65 mit einer Buchse verschiebbar ist. Diese ist mit Hilfe einer Mutter
66 auf einer Kolbenstange 67 befestigt. Das vordere Ende dieser Kolbenstange hat
einen aus einem Stück mit ihr bestehenden Flansch 68, der einen Support 69 für das
zum Entgraten dienende Werkzeug 71 trägt. Dieses Werkzeug ist als Hobelmeißel ausgebildet
und entsprechend zugeschärft. Es hat einen zylindrischen Schaft, der in einer geteilten
Fassung des Supports mit Hilfe einer Schraube 70 (Fig. 5) eingeklemmt ist. Nach
Lösen der Klemmschraube kann man den Hobelmeißel in der Fassung mit Hilfe einer
weiteren
Stellschraube 72 in Längsrichtung verschieben und auch
durch Drehen auf den richtigen Winkel einstellen.
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Auf der Kolbenstange 67 ist durch einen Keil gegen Drehung gesichert
eine Gabel 73 befestigt, die über einen Führungszapfen 75 mit abgeflachten
Seitenflächen 74 greift und dadurch die Kolbenstange gegen Drehung sichert. Das
demWerkzeug entgegengesetzte Ende der Kolbenstange ist mit Gewinde versehen und
trägt einstellbar eine runde Scheibe 76, die durch eine Gegenmutter 77 festgelegt
ist. Diese Scheibe 76 kann sich einerseits an eine Fläche 78 des Gehäuses und andererseits
an eine Mutter 79 anlegen, die in das Ende des Gehäuses eingeschraubt ist. Dadurch
begrenzt die Scheibe 76 den Hub des Kolbens und der vom Kolben getragenen Teile.
Durch Verstellen der Scheibe 76 auf der Kolbenstange kann man das Werkzeug 71 in
Richtung auf das Gehäuse zu oder von diesem fort längs der Achse 80 der Kolbenstange
verstellen (Fig. 1, 5 und 6).
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Wie diese Figuren und auch Fig. 11 zeigen, kreuzt die Achse 80, die
parallel zur Schneidbahn des Werkzeuges 71 verläuft, die Achse 33 in einem spitzen
Winkel und im Abstand von ihr. Dadurch ist erreicht, daß das Werkzeug 71 die scharfe
Kante brechen kann, die sich am äußeren Ende der hohl gekrümmtenFlanke derZahnlücke
und an dem anschließenden Abschnitt der Außenkante des Zahnlückengrundes befindet.
Die vom Werkzeug 71 erzeugten Schrägflächen bilden ungefähr gleich große Winkel
mit den Zahnflanken und der rückwärtigen Kegelfläche des Werkstückes. Wie in der
Zeichnung gezeigt, handelt es sich bei dem Werkstück um eine rechtsgängige Spiralverzahnung.
Will man in der gleichen vorteilhaften Weise bei einem Werkstück mit linksgängiger
Spiralverzahnung die Kanten brechen, dann empfiehlt es sich, den Halter 48 durch
einen anderen zu ersetzen, dessen Arm zum Arm 56 mit Bezug auf Fig. 11 im entgegengesetzten
Sinne geneigt ist. Für Zahnräder mit linksgängiger Spiralverzahnung verwendet man
also vorzugsweise einen Halter 48', der, wie Fig. 12 zeigt, einen Arm 56' von solcher
Neigung hat, daß sein Werkzeug 71 beim Schneiden eine der Richtung der Achse 80
entsprechende Bahn zurücklegt, die abwärts statt aufwärts geneigt ist. Zum Entgraten
rechtsgängiger Spiralverzahnungen verläuft die Achse 80 gemäß Fig.5 also vorzugsweise
oberhalb der Achse 33, während sie zum Entgraten linksgängiger Spiralverzahnungen
unterhalb der Achse 33 gelegen ist. In beiden Fällen läßt sich dasselbe Zylindergehäuse
und dasselbe Kolbenaggrgat verwenden; nur müssen natürlich die Abrichtwerkzeuge
71 selbst spiegelbildlich zueinander ausgestaltet sein.
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Am äußeren Rand ist die Scheibe 76 derart profiliert, daß sie, als
Schubkurve wirkend, auf die Stößel von Grenzschaltern 81 und 82 (Fig. 7) wirken
kann, die am Gehäuse 57 befestigt sind, wenn sich die Scheibe 76 in ihrer vorderen
oder hinteren Grenzstellung befmdet. Ein weiterer Grenzschalter 83 (Fig. 8) mit
zwei Schaltstellungen ist durch die Sperrklinke 46 der Teilscheibe umschaltbar.
Die Schalter 81, 82 und 83 mit weiteren in Fig. 9 gezeigten Einrichtungen steuern
einen im einzelnen nicht dargestellten Umsteuerschieber, der durch Magnetwicklungen
S-1, S-2 (Fig. 9) umschaltbar ist und die beiden Enden des Zylinders 64 durch nicht
näher gezeigte Steueröffnungen abwechselnd mit Druckflüssigkeit beschickt. Dadurch
werden die Kolben und das Werkzeug 71 im Takt mit dem Herausarbeiten der Zahnlücken
und der Teilschaltung in der nunmehr beschriebenen Weise hin und her bewegt.
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Angelassen wird die Maschine dadurch, daß man vorübergehend einen
Schaltknopf 84 (Fig. 9) drückt und dadurch einen Stromkreis herstellt, der zwischen
den Netzleitungen L-1 und L-2 über ein Schaltschütz M des Elektromotors verläuft,
der die Vorschub-Schubkurvenscheibe und das Teilschaltwerk antreibt. Läßt man den
Schaltknopf wieder los, so wird das Schaltschütz durch einen Haltestromkreis erregt
gehalten, der über die Kontakte M-1 des Schaltschützes verläuft. Beim Umlauf der
Vorschub-Schubkurvenscheibe 27 bewirkt die Schubkurve 85 (Fig. 10), daß der Werkzeugkopf
25 vorläuft und daher der umlaufende Messerkopf C in das Werkstück G einsticht und
eine Zahnlücke herausarbeitet. Beim Erreichen der Stellung 86 ist dies geschehen.
Beim Durchlauf des Schubkurvenab.schnittes 87 wird dann der Werkzeugkopf zurückgezogen,
bis er bim Erreichen der Stelle 88 zum Stillstand kommt. An der Stelle 89 (Fig.
10) kurz vor der Stelle 88 beginnt der Teilschaltvorgang seitens der Triebwelle
39 und' des Triebzapfens 42 (Fig. 8). Beendet ist der Teilachaltvorgang bei 91,
während der Ruheabschnitt 92 der Schubkurve wirksam ist. An der Stelle 89 hat die
Schubkurve 45 die Sperrklinke 46 ausgerückt und dadurch den Kontakt 83' des Schalters
83 in seine untere Stellung (in Fig. 9) gebracht. Dadurch ist die Wicklung 1R-A
eines. Relais erregt worden, wodurch Kontakte 1 R-1 geschlossen und Kontakte 1 R-2
des Relais geöffnet werden. Ferner wird durch die Verstellung des Schaltkontaktes
83' ein Relais 2R stromlos, wodurch dessen Arbeitskontakte 2R-1 getrennt werden.
Jedoch bleibt das Schaltschütz M über einen Schalter 93 erregt, der zwischen den
Stellen 89 und 91 geschlossen wird, und zwar unter Steuerung durch eine Schubkurve,
die zeitlich abgestimmt auf die Vorschub-Schubkurvenscheibe umläuft. Bei Beendigung
der Teilschaltvorrichtung geht die Schaltklinke 76 herab., und der Kontakt 43 kehrt
in seine obere Stelfung zurück. Dadurch wird das Relais 2R erregt. Ferner wird dadurch
die Wicklung S1 des Steuerschiebers für den Zylinder 64 erregt, wodurch das rechte
Ende des Zylinders mit dem Druckmittel beschickt, das linke Ende aber auf Abfluß
geschaltet wird, so daß der Schneidhub des Werkzeugaggregats 65, 71 durchgeführt
wird. Am Ende dieses Hubes wird der Grenzschalter 81. geschlossen und die Wicklung
1R-B des Hilfsrelais erregt, so daß es seine Ruhekontakte 1R-1 trennst und seine
Arbeitskontakte 1R-2 schließt. Dadurch wird die Magnetwicklung S-1 stromlos und
die Magnetwicklung S-2 erregt, was zur Folge hat, daß der Umsteuerschieber die Anschlüsse
an den Zylinder 64 umsteuert und den Rücklauf des zum Entgraten dienenden Werkzeuges
71 herbeiführt. Der Druck der hydraulischen Flüssigkeit ist so bemessen, daß der
Schneidhub und der Rückhub mit Eilgeschwindigkeit erfolgen und der Rückhub daher
beendet ist, bevor die Vorschub-Schubkurvenscheibe die Stelle 94 erreicht, an der
ein neuer Vorlauf des Werkzeugkopfes beginnt. An der Stelle 94 wird ein für gewöhnlich
geschlossener Schalter 95 vorübergehend geöffnet, der in zeitlicher Abstimmung mit
der Vorschub-Schubkurvenscheibe geschaltet wird. Wenn in diesem Zeitpunkt der Grenzschalter
82 noch nicht geschlossen ist, was bedeutet, daß das zum Abgraten dienende Werkzeug
nicht zurückgelaufen ist,
dann wird der Stromkreis durch das Schütz
M getrennt, und die Maschine bleibt stehen, bevor ein weiterer Vorschub erfolgt.
Hat sich der beschriebene Arbeitskreislauf für jede Zahnlücke des Werkstückes wiederholt,
dann wird ein Schalter 96 durch einen nicht näher veranschaulichten Zähler vorübergehend
getrennt und öffnet die Kontakte M-1, wodurch das Schaltschütz M stromlos wird.
Dadurch werden die dem Verzahnen und Entgraten des Werkstückes dienenden Vorgänge
beendet. Die Vorschub-Schubkurvenscheibe befindet sich dann in der Stellung 94.